本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种靶材组件的焊接方法。
背景技术：
在半导体工业中，靶材组件需要符合溅射性能，所述靶材组件包括靶材、以及与靶材结合并具有一定结合强度的背板。背板在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。
在磁控溅射镀膜工艺中，靶材组件处于高压电场和磁场强度较大的磁场中，靶材在高能量的离子轰击作用下发生溅射，从靶材溅射出的中性的原子或者分子沉积在基片上形成薄膜。在整个溅射过程中，所述靶材组件处于高温环境中，且靶材的溅射面放置于高真空环境中，而背板的背面需要受到持续的高压冷却水冲击以提高靶材组件的散热功效。可见，在磁控溅射工艺中，靶材和背板两侧存在巨大的压力差。因而，靶材和背板之间的结合强度需要满足一定的要求，以保证磁控溅射工艺的顺利进行。
目前，靶材和背板之间的结合通过焊接来实现。常用的靶材组件的焊接工艺包括电子束焊接工艺、热等静压焊接工艺、钎焊工艺。
然而，采用现有技术中靶材组件的焊接方法，靶材组件的焊接可靠性有待提高。
技术实现要素：
本发明解决的问题是提供一种靶材组件的焊接方法，以提高靶材组件的焊接可靠性。
为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的焊接方法，包括：提供靶材和背板，所述靶材具有第一焊面，所述背板具有第二焊面；采用摩擦焊接工艺焊接第一焊面和第二焊面。
可选的，所述靶材还具有与第一焊面相对的溅射面；所述背板还具有与第二焊面相对的背面。
可选的，所述摩擦焊接工艺的过程包括：采用第一旋转夹具固定所述背板，所述第一旋转夹具用于使背板围绕背板的轴线旋转；采用移动夹具固定所述靶材，第一焊面朝向第二焊面设置，所述靶材的轴线和所述背板的轴线重合；启动移动夹具向第一旋转夹具移动；所述第一焊面接触第二焊面后，第一焊面相对第二焊面进行摩擦而生热；摩擦结束后，移动夹具朝向第一旋转夹具进给顶锻。
可选的，所述摩擦焊接工艺的过程包括：采用第二旋转夹具固定所述靶材，所述第二旋转夹具用于使靶材围绕靶材的轴线旋转；采用移动夹具固定所述背板，第一焊面朝向第二焊面设置，所述背板的轴线和所述靶材的轴线重合；启动移动夹具向第二旋转夹具移动；所述第一焊面接触第二焊面后，第一焊面相对第二焊面进行摩擦而生热；摩擦结束后，移动夹具朝向第二旋转夹具进给顶锻。
可选的，还包括：第一焊面接触第二焊面后，启动第一旋转夹具旋转，使第一焊面相对第二焊面进行摩擦；或者在第一焊面接触第二焊面前，启动第一旋转夹具旋转。
可选的，还包括：第一焊面接触第二焊面后，启动第二旋转夹具旋转，使第一焊面相对第二焊面进行摩擦；或者在第一焊面接触第二焊面前，启动第二旋转夹具旋转。
可选的，在第一焊面相对第二焊面进行摩擦的过程中，所述第一焊面和第二焊面相接触的面积小于等于1600平方厘米；所述第一旋转夹具的转速为100转/分钟～8000转/分钟。
可选的，所述靶材的材料为铝；所述背板的材料为铝合金。
可选的，在所述移动夹具朝向第一旋转夹具进给顶锻的过程中，施加的压强为10兆帕～100兆帕，保压时间为0秒～10秒。
可选的，所述靶材的材料为钛或铜，所述背板的材料为铝合金或者铜合金。
可选的，在所述移动夹具朝向第一旋转夹具进给顶锻的过程中，施加的压强为20兆帕～150兆帕，保压时间为0秒～20秒。
可选的，在第一焊面相对第二焊面进行摩擦的过程中，所述第一焊面和第二焊面相接触的面积小于等于1600平方厘米；所述第二旋转夹具的转速为100转/分钟～8000转/分钟。
可选的，所述靶材的材料为铝；所述背板的材料为铝合金。
可选的，在所述移动夹具朝向第二旋转夹具进给顶锻的过程中，施加的压强为10兆帕～100兆帕，保压时间为0秒～10秒。
可选的，所述靶材的材料为钛或铜，所述背板的材料为铝合金或者铜合金。
可选的，在所述移动夹具朝向第二旋转夹具进给顶锻的过程中，施加的压强为20兆帕～150兆帕，保压时间为0秒～20秒。
可选的，在第一焊面相对第二焊面进行摩擦的过程中，摩擦压强为10兆帕～100兆帕，摩擦时间为2秒～20秒，摩擦给进度为0.1毫米/秒～1毫米/秒。
可选的，在第一焊面相对第二焊面进行摩擦的过程中，摩擦压强为20兆帕～150兆帕，摩擦时间为2秒～30秒，摩擦给进度为0.2毫米/秒～3毫米/秒。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的靶材组件的焊接方法，采用摩擦焊接工艺将靶材的第一焊面和背板的第二焊面焊接在一起。所述摩擦焊接工艺利用靶材和背板的接触面之间的相对运动，在接触面以及附近区域产生摩擦热量和塑性变形热量，使靶材和背板的接触面以及附近区域的温度上升到接近但低于靶材和背板熔点的温度区间，使靶材和背板的变形抗力降低、塑性提高。在摩擦的过程中，靶材和背板接触面附近软化的材料进行塑性变形和流动，因此使得靶材和背板接触面的分子进行扩散和再结晶，从而实现对靶材和背板的焊接。使得所述摩擦焊接工艺的焊接结合强度较大。
所述摩擦焊接工艺快速灵活，可在较短的时间内完成，提高了工艺效率。
所述摩擦焊接工艺在焊接时，靶材和背板接触面的材料处于软化状态，不会融化，因此不会造成靶材和背板的材料挥发而产生焊接缺陷的问题。所述摩擦焊接工艺在局部产生热量，所产生的热量仅分布在靶材和背板的接触 面附近，因此所产生的热量影响的区域小，且对靶材和背板的内部组织无影响。因此，提高了靶材组件的焊接性能。
所述摩擦焊接工艺无需焊剂，在焊接的过程中，不会产生有害气体，安全环保。
综上，所述摩擦焊接工艺的焊接可靠性得到提高。
附图说明
图1为本发明一实施例中靶材组件的焊接方法的流程图；
图2至图7是本发明一实施例中靶材组件焊接过程的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，采用现有技术中靶材组件的焊接方法，靶材组件的焊接可靠性较差。
靶材组件的焊接方法包括：采用电子束焊接工艺、扩散焊接工艺或钎焊工艺将靶材和背板焊接在一起。
所述电子束焊接工艺为：将高能电子束作为加工热源，用高能量密度的电子束轰击靶材和背板的接触面的材料，使靶材和背板的接触面的材料融化，然后迅速冷却靶材和背板来达到焊接靶材和背板的目的。
然而，所述电子束焊接工艺需要在真空环境下进行，对设备的要求高；其次，抽真空需要较长的时间，焊接效率较低；再次，由于电子束温度高，因此当靶材或者背板的材料为较为活泼的金属时，容易产生气体，导致对焊接处造成缺陷。
所述扩散焊接工艺为：将靶材和背板紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使靶材和背板的接触面的原子相互扩散而使靶材和背板结合在一起。
所述扩散焊接工艺对设备的要求高；焊接工序复杂，成本高；对焊接温度的要求较高，导致内部组织结构容易发生变化。
所述钎焊工艺为：采用比靶材和背板的熔点低的金属材料作为钎料，将 靶材和背板、以及钎料加热到高于钎料的熔点且低于靶材和背板的熔点的温度，融化后的钎料润湿靶材和背板的接触面、填充靶材和背板接触面的间隙、并与靶材和背板相互扩散，从而实现靶材和背板的焊接。
所述钎焊工艺需要焊剂，通常在空气中操作，焊剂在焊接的过程中容易挥发有害的物质，对人体有害；其次，钎焊工艺前需要对靶材和背板进行细致加工和严格清洗，除去靶材和背板表面的油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙，因此对钎焊工艺的前期准备要求较高；再次，焊接缺陷率大，对操作要求高。
可见，上述方法中，靶材组件的焊接可靠性较差。
在此基础上，本发明提供一种靶材组件的焊接方法，包括：提供靶材和背板，所述靶材具有第一焊面，所述背板具有第二焊面；采用摩擦焊接工艺焊接第一焊面和第二焊面。
采用摩擦焊接工艺焊接靶材的第一焊面和背板的第二焊面，使得靶材组件的焊接可靠性提高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1为本发明一实施例中靶材组件的焊接方法的流程图，包括以下步骤：
s01：提供靶材和背板，所述靶材具有第一焊面，所述背板具有第二焊面；
s02：采用摩擦焊接工艺焊接第一焊面和第二焊面。
下面结合附图对上述方法进行详细的说明。
参考图2，提供靶材100和背板110。
所述靶材100的纯度大于4n5，具体的，所述靶材100的纯度为5n或6n，其中，5n表示纯度为99.999％，而6n表示纯度为99.9999％。
本实施例中，所述靶材100为铝靶材。
在其它实施例中，所述靶材还可以为钽靶材、铜靶材或者钛靶材。所述靶材还可以选择其它材料的靶材。
本实施例中，所述靶材100的形状以为圆柱体作为示例。在其它实施例中，所述靶材的形状可以选择其它形状。
所述靶材100具有相对的第一焊面101和溅射面102。
本实施例中，所述背板110的材料为铝合金。在其它实施例中，所述背板的材料也可以为铜。所述背板的材料还可以选择其它材料。
所述背板110的尺寸根据靶材100的尺寸以及实际磁控溅射设备需要具体设计。
所述背板110具有相对的第二焊面111和背面112。
后续第一焊面101和第二焊面111接触后对应的接触面的面积小于等于1600平方厘米，使得所述接触面的中心区域产生的热量和边缘区域产生的热量相差较小。且在较短的时间内使得接触面的边缘区域产生的热量传递到接触面的中心区域，从而使得热量在接触面的边缘区域和中心区域的分布较为均匀。进而使得所述接触面在各个区域的焊接状况的一致性较好。
具体的，后续第一焊面101和第二焊面111接触后对应的接触面的面积可以为1600平方厘米、1000平方厘米、500平方厘米、100平方厘米、50平方厘米。
本实施例中，还包括：对所述靶材100和背板110进行清洗处理，以去除靶材100和背板110的表面的杂质。具体的，将第一焊面101和第二焊面111的杂质去除。
清洗靶材100和背板110的方法可以是：利用酸液清洗靶材100和背板110；之后，利用有机溶剂清洗靶材100和背板110。所述酸液可以是氢氟酸、硝酸、盐酸、硫酸中的一种或者其组合。所述有机溶剂可以是酒精、异丁醇、异丙醇或混丙醇中的一种或者其组合。
本实施例中，清洗靶材100和背板110后，采用摩擦焊接工艺焊接第一焊面101和第二焊面111。
所述摩擦焊接工艺是一种固态焊接方法。利用靶材100和背板110接触面之间的相对运动，在靶材100和背板110的接触面以及附近区域产生摩擦 热量和塑性变形热量，使靶材100和背板110的接触面以及附近区域的温度上升到接近但低于靶材100和背板110熔点的温度区间，使靶材100和背板110的变形抗力降低、塑性提高。在顶锻压力的作用下，靶材100和背板110接触面附近软化的材料进行塑性变形和流动，因此使得靶材100和背板110接触面的分子进行扩散和再结晶而实现对靶材100和背板110的焊接。
下面详细介绍摩擦焊接工艺的具体过程。
参考图3，采用第一旋转夹具120固定所述背板110，所述第一旋转夹具120用于使背板110围绕背板110的轴线旋转。
本实施例中，采用第一旋转夹具120固定所述背板110后，且在后续第一焊面101接触第二焊面111之前，启动第一旋转夹具120旋转，使所述背板110随第一旋转夹具120进行旋转。
在其它实施例中，可以在后续第一焊面101接触第二焊面111之后，启动第一旋转夹具旋转。
所述第一旋转夹具120需要具有合适的转速。所述第一旋转夹具120的转速根据后续靶材100和背板110接触后对应的接触面的大小来设定。
若后续靶材100和背板110接触后对应的接触面的面积较小，第一旋转夹具120需要的转速相对较小；若后续靶材100和背板110接触后对应的接触面的面积较大，第一旋转夹具120需要的转速相对较大。
后续第一焊面和第二焊面接触后对应的接触面积小于等于1600平方厘米，相应的，第一旋转夹具120的转速为100转/分钟～8000转/分钟，如100转/分钟、500转/分钟、1000转/分钟、2000转/分钟、5000转/分钟、8000转/分钟。
参考图4，采用移动夹具130固定所述靶材100，第一焊面101朝向第二焊面111设置，所述靶材100的轴线和所述背板110的轴线重合。
所述移动夹具130能够朝向第一旋转夹具120移动。
参考图5，启动移动夹具130向第一旋转夹具120移动。
参考图6，所述第一焊面101接触第二焊面111后，第一焊面101相对第 二焊面111进行摩擦而生热。
在所述第一焊面101相对第二焊面111进行摩擦的过程中，需要选择合适的摩擦参数，如摩擦压强、摩擦时间和摩擦给进度。
所述摩擦过程的摩擦压强和靶材100和背板110的硬度有关，若所述靶材100和背板110的硬度越大，需要施加的摩擦压强越大。
所述摩擦压强越大，单位时间内产生的摩擦热量越多。所述摩擦时间越多，产生的摩擦热量越多。所述摩擦压强越大，对应的摩擦给进度越大。产生的摩擦热量越多，第一焊面101和第二焊面111的接触面附近的材料越容易软化。
若产生的摩擦热量过少，达不到靶材100和背板110的接触面软化的温度，难以将靶材100和背板110的接触面的材料软化。
若产生的摩擦热量过多，导致达到的温度相对靶材100和背板110的接触面软化的温度较高，从而导致靶材100和背板110的接触面附近的材料形变较大，甚至导致靶材100和背板110的接触面附近的材料成为液态。从而导致靶材100和背板110之间软化的材料溢出，不利于靶材100和背板110的结合。
故本实施例中，第一焊面101相对第二焊面111进行摩擦的过程中，摩擦压强为10兆帕～100兆帕，摩擦时间为2秒～20秒，摩擦给进度为0.1毫米/秒～1毫米/秒。
在其它实施例中，当靶材的材料为钛或铜，所述背板的材料为铝合金或者铜合金时，相应的，摩擦压强为20兆帕～150兆帕，摩擦时间为2秒～30秒，摩擦给进度为0.2毫米/秒～3毫米/秒。
参考图7，摩擦结束后，移动夹具130朝向第一旋转夹具120进给顶锻。
所述给进顶锻的作用为：在顶锻压力的作用下，使得靶材100和背板110接触面附近软化的材料进行塑性变形和流动，进而使得靶材100和背板110接触面的分子进行扩散和再结晶。
在所述移动夹具130朝向第一旋转夹具120进给顶锻的过程中，需要选 择合适的压强以及保压时间。
若所述进给顶锻中的压强过大，导致靶材100和背板110的形变较大，且导致靶材100和背板110中软化的材料溢出，不利于靶材100和背板110的结合；若所述进给顶锻中的压强小，导致靶材100和背板110的结合强度降低。
所述保压过程使得靶材100中软化的材料和背板110中软化的材料的分子扩散增强。然而，若保压时间过长，导致降低工艺效率。
故本实施例中，在进行进给顶锻的过程中，施加的压强为10兆帕～100兆帕，保压时间为0秒～10秒，如2秒、5秒、8秒、10秒。
在其它实施例中，当靶材的材料为钛或铜，所述背板的材料为铝合金或者铜合金时，相应的，在移动夹具朝向第一旋转夹具进给顶锻的过程中，施加的压强为20兆帕～150兆帕，保压时间为0秒～20秒，如2秒、5秒、8秒、10秒、15秒、20秒。
需要说明的是，在其它实施中，所述摩擦焊接工艺包括：采用第二旋转夹具固定所述靶材，所述第二旋转夹具用于使靶材围绕靶材的轴线旋转；采用移动夹具固定所述背板，第一焊面朝向第二焊面设置，所述背板的轴线和所述靶材的轴线重合；启动移动夹具向第二旋转夹具移动；所述第一焊面接触第二焊面后，第一焊面相对第二焊面进行摩擦而生热；摩擦结束后，移动夹具朝向第二旋转夹具进给顶锻。
采用第二旋转夹具固定所述靶材后，且在第一焊面接触第二焊面之前，启动第二旋转夹具旋转，使所述靶材随第二旋转夹具进行旋转。或者，在第一焊面接触第二焊面之后，启动第二旋转夹具旋转，使靶材随第二旋转夹具进行旋转。
第二旋转夹具的转速参考第一旋转夹具的转速。
第一焊面相对第二焊面进行摩擦的参数参照前述内容，不再详述。
移动夹具朝向第二旋转夹具进给顶锻的参数前述内容中移动夹具朝向第一旋转夹具给进顶锻的参数，不再详述。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的靶材组件的焊接方法，采用摩擦焊接工艺将靶材的第一焊面和背板的第二焊面焊接在一起。所述摩擦焊接工艺利用靶材和背板接触面之间的相对运动，在接触面以及附近区域产生摩擦热量和塑性变形热量，使靶材和背板的接触面以及附近区域的温度上升到接近但低于靶材和背板熔点的温度区间，使靶材和背板的变形抗力降低、塑性提高。在摩擦的过程中，靶材和背板接触面附近软化的材料进行塑性变形和流动，因此使得靶材和背板接触面的分子进行扩散和再结晶，从而实现对靶材和背板的焊接。使得所述摩擦焊接工艺的焊接结合强度较大。
所述摩擦焊接工艺快速灵活，可在较短的时间内完成，提高了工艺效率。
所述摩擦焊接工艺在焊接时，靶材和背板接触面的材料处于软化状态，不会融化，因此不会造成靶材和背板的材料挥发而产生焊接缺陷的问题。所述摩擦焊接工艺在局部产生热量，所产生的热量仅分布在靶材和背板的接触面附近，因此所产生的热量影响的区域小，且对靶材和背板的内部组织无影响。因此，提高了靶材组件的焊接性能。
所述摩擦焊接工艺无需焊剂，在焊接的过程中，不会产生有害气体，安全环保。
综上，所述摩擦焊接工艺的焊接可靠性得到提高。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。